リニアスケールの製造装置
【課題】複数のトラックのスケールパターンの加工を高速に行うことができるリニアスケールの製造装置を得る。
【解決手段】被加工材料７を長手方向に移動させるステージ８を移動制御装置９によって移動制御する。ガルバノミラー４は、レーザ光線１１の被加工材料７への照射スポットの位置を被加工材料７の移動方向に対して垂直な方向に偏向する。調整手段１０は、レーザ制御装置２によるレーザ光線１１のオン／オフ制御と、移動制御装置９によるステージ８の移動制御と、ガルバノミラー４による偏向位置制御を、複数のトラックに任意のスケールパターンを形成するよう調整する。
【解決手段】被加工材料７を長手方向に移動させるステージ８を移動制御装置９によって移動制御する。ガルバノミラー４は、レーザ光線１１の被加工材料７への照射スポットの位置を被加工材料７の移動方向に対して垂直な方向に偏向する。調整手段１０は、レーザ制御装置２によるレーザ光線１１のオン／オフ制御と、移動制御装置９によるステージ８の移動制御と、ガルバノミラー４による偏向位置制御を、複数のトラックに任意のスケールパターンを形成するよう調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ加工によりリニアエンコーダ用のスケールを製造するリニアスケールの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直線上の位置を検出するための光学式リニアエンコーダは、目盛りが刻まれたリニアスケールとリニアスケールから目盛りを読み取るための光学式読み取り器から構成されている。この種の光学式リニアエンコーダには、インクリメント方式とアブソリュート方式とが知られている。インクリメント方式の場合には、リニアスケールの目盛りは一つのトラックに等間隔に刻まれる。これに対し、アブソリュート方式の場合には、リニアスケールの目盛りは、目盛り間隔の異なる複数のトラックから構成される。
【０００３】
従来、リニアスケール上に目盛りを刻む技術として、リソグラフィ技術を利用したフォトエッチングや金型によるエンボス加工等が知られている。しかしながら，従来のフォトエッチングによる製造方法では、レジストの塗布、露光、現像等複雑な工程を必要とし、製造に必要とされる装置は高価であり、また、エンボス加工にあっては、金型の設計製作に多大な費用と時間がかかる問題が指摘されている。
【０００４】
このような問題に対処するために基板上の膜をレーザによって加工し、直接パターンを形成する方法が知られている。このような加工方法として、例えば、特許文献１に示すように、形成すべきスケールパターンのスリット幅相当のビームを偏向制御装置によってスケール幅方向に走査し膜を加工してラインスリットを、あるいは、ライン状のスポットで膜を加工してラインスリットを形成するようにしたものがあった。
また、特許文献２に示すように、レーザの光軸は偏向制御装置等によって走査せず固定で、ターゲット側のステージをｘ方向、ｙ方向に移動させることでリニアスケールの目盛りを形成するようにしたものがあった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３３２３６０号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示されたような従来のリニアスケールの製造装置では、スリット幅相当の径の円形ビームをスキャンして１本のラインを加工形成するので、多大な時間を要するという問題点があった。
また、特許文献２に示されたような従来のリニアスケールの製造装置では、進行方向と同時にスケールの幅方向へ高速に移動するのが困難なため、多大な時間を要するという問題点があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数のトラックのスケールパターンの加工を高速に行うことができるリニアスケールの製造装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るリニアスケールの製造装置は、レーザ光線の出力をオン／オフ制御するレーザ制御手段と、レーザ光線の照射の有無によりスケールパターンを形成するためのスケール基材を、スケール基材長手方向に移動させる移動制御手段と、レーザ光線のスケール基材への照射スポットの位置をスケール基材の移動方向に対して垂直な方向に偏向する偏向手段と、偏向手段の偏向位置を制御する偏向制御手段と、レーザ制御手段によるオン／オフ制御と、移動制御手段によるスケール基材の移動制御と、偏向制御手段による偏向位置制御を、複数のトラックに任意のスケールパターンを形成するよう調整する調整手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明のリニアスケールの製造装置は、レーザ光線のスケール基材への照射スポットの位置をスケール基材の移動方向に対して垂直な方向に偏向する偏向手段を設け、この偏向手段の偏向位置制御によって複数のトラックのスケールパターンを形成するようにしたので、複数のトラックのスケールパターンの加工を高速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるリニアスケールの製造装置を示す構成図である。
図において、リニアスケールの製造装置は、レーザ装置１、レーザ制御装置２、転写マスク３、ガルバノミラー４、偏向制御装置５、レンズ群６、被加工材料７、ステージ８、移動制御装置９、調整手段１０を備えている。
【００１１】
レーザ装置１は、スケール基材である被加工材料７を加工するための元となるレーザ光線１１を出射する装置であり、このレーザ光線１１は転写マスク３を照射するよう構成されている。また、レーザ制御装置２は、レーザ装置１から出射されるレーザ光線１１のオン／オフを制御するレーザ制御手段である。転写マスク３は、矩形のマスクが形成され、レンズ群６と共に、レーザ光線１１を矩形形状とする光束変換手段を構成している。ガルバノミラー４は、偏向制御装置５によって矢印の回転４ａで示すようにｘ軸方向に制御されるよう構成され、レーザ光線のスケール基材への照射スポットの位置をスケール基材の移動方向に対して垂直な方向に偏向する偏向手段を構成している。偏向制御装置５は、ガルバノミラー４を回転制御する偏向制御手段である。
【００１２】
レンズ群６はガルバノミラー４で偏向されたレーザ光線１１をステージ８上の被加工材料７に対して集光させるための集光レンズである。被加工材料７は、リニアスケールを作成するためのスケール基材であり、ステージ８上に固定される。ステージ８は、移動制御装置９によって矢印８ａに示すように、ｙ軸方向に移動制御されるよう構成されている。移動制御装置９は、ステージ８を矢印８ａ方向に移動制御する移動制御手段である。調整手段１０は、レーザ制御装置２によるレーザ装置１のオン／オフ制御と、偏向制御装置５によるガルバノミラー４の回転制御と、移動制御装置９によるステージ８の移動制御とを調整し、被加工材料７上に複数のトラックのスケールパターンを作成するための調整を行う手段である。
【００１３】
次に、実施の形態１のリニアスケールの製造装置の動作について説明する。
この装置は、レーザ装置１から出射されるレーザ光線１１が転写マスク３を照射し、その転写マスク３によって矩形のレーザ光線１１に変換され、ガルバノミラー４を介してレンズ群６によって被加工材料７上に投影され、矩形スリット７１が加工される。例えば、転写マスク３には、０．１６ｍｍ×１５ｍｍの長方形マスクを使用し、レンズ群６には１／１０の縮小レンズを使用することで、１６μｍ×１．５ｍｍの矩形スリットを加工することができる。
【００１４】
被加工材料７は、ｙ方向、即ち、スケールの長手方向に移動可能なステージ８上に固定され、レーザ装置１から出射されるレーザ光線のオン／オフは、レーザ制御装置２によって制御される。また、移動制御装置９によってステージ８を移動させ、ガルバノミラー４のｘ軸方向の回転４ａによって、複数のトラックに連続的な目盛りを刻む。ここで、デューティ比５０％の場合、ステージ８の移動速度は、ｘ軸方向、即ち、スケール幅方向にガルバノミラー４によって走査し、開始のトラックに戻ってきた際に、最小スケールピッチΛの１／２ｎ（ｎは１以上の整数）以内に収まるよう一定速度で制御され、ステージが最小スケールピッチΛのちょうど１／２ｎ移動した時にレーザ光線をオン／オフするように制御されるようになっている。これにより最小スケールピッチΛの整数倍のピッチを有する複数のトラックの書き込みが可能となる。
【００１５】
例えば、図２に示すように、ｘ軸方向、即ち、スケール幅方向にガルバノミラー４によって走査し、開始のトラックに戻ってきた際に、ｎ＝１、つまり、最小スケールピッチΛの１／２だけ移動するようにステージ８の速度ｖ１は一定に保たれ、ステージ８が最小スケールピッチΛのちょうど１／２移動した時にレーザ光線のオン／オフが制御されるようになっている。これによって、短時間で最小スケールピッチΛの目盛りを刻むことが可能となる。また、図２では２本のトラックでの具体例を示したが、３本以上のトラックに対しても適用可能である。
【００１６】
２本以上のトラックにより、リニアエンコーダの方式の一つであるアブソリュート方式の検出が可能となる。アブソリュート方式では、それぞれのトラックで正弦波、余弦波を出力し、これらの逆正接演算結果を内挿することで位置を特定することができる。例えば、図３に示すように、周期の長い上位トラックの逆正接演算結果１２の１周期を上位トラックよりも短い周期を有する中間トラックの逆正接演算結果１３で分割することでおおまかな位置を特定する。更に中間トラックの逆正接演算結果１３の１周期を中間トラックよりも短い周期を有する下位トラックの逆正接演算結果１４で分割することで細かい位置を特定することができる。このため、アブソリュート方式では、ある基準点からの移動量をカウントして現在位置を特定するインクリメント方式とは異なり、原点復帰動作を必要とせず、電源投入時点からの絶対位置を検出することができる。例えば、最下位トラックに、３２μｍピッチの、その隣のトラックに最下位トラックのピッチの８倍となる２５６μｍピッチの、更にその隣には最下位トラックのピッチの１２８倍となる４０９６μｍピッチのトラックを配置し、内挿分割することで４０９６μｍの範囲での絶対位置を検出することが可能である。また、４０９６μｍ毎の絶対番地を指定することができるトラックを配置することで、数ｍ程度の範囲について絶対値を検出することができる。
【００１７】
また、上記具体例は、反射型の具体例であり、ハッチング部分が反射部、ハッチング部分内の白抜き部分が非反射部を表している。被加工材料としては、例えば、図４に示すように平面状の基材１５に光吸収性の下地層１６および光反射性の膜１７が積層されたものであり、レーザ光によって光反射性の膜１７を除去することで、反射部と非反射部を形成する。また、非反射部の反射率を減少させるために反射防止膜を施すことも効果的である。被加工材料７については、反射部と非反射部を形成できるものであれば特に限定されない。
また、上記具体例では反射型としたが、レーザ光によって透過部と非透過部を形成した透過型の場合にも本発明は有効である。被加工材料としては、例えば、図５に示すように透過性の平面状の基材１８に光反射性の膜１９が積層されたものであり、レーザ光によって光反射性の膜１９を除去することで、透過部と非透過部を形成する。また、透過部の反射率を減少させるために反射防止膜を施すことも効果的である。被加工材料７については、透過部と非透過部を形成できるものであれば特に限定されない。
【００１８】
尚、上記実施の形態では、デューティ比が５０％の場合を説明したが、このデューティ比に限定されるものではない。デューティ比に特に制限を設けない場合、調整手段１０は、任意のトラックにおいて、最小スケール周期の１／ｎ（ｎ＝１以上の整数）以内でレーザ光線をオン／オフするよう調整を行えばよい。
【００１９】
また、上記実施の形態では、複数のトラックで異なる周期のスケールパターンを形成する場合を説明したが、複数のトラックで同一周期のスケールパターンを形成する場合であっても同様の効果を得ることができる。
【００２０】
以上のように、実施の形態１のリニアスケールの製造装置によれば、レーザ光線を出射するレーザ装置と、レーザ光線を矩形形状にするための光束変換手段と、レーザ光線の出力をオン／オフ制御するレーザ制御手段と、レーザ光線の照射の有無によりスケールパターンを形成するためのスケール基材を、スケール基材長手方向に移動させる移動制御手段と、レーザ光線のスケール基材への照射スポットの位置をスケール基材の移動方向に対して垂直な方向に偏向する偏向手段と、偏向手段の偏向位置を制御する偏向制御手段と、レーザ制御手段によるオン／オフ制御と、移動制御手段によるスケール基材の移動制御と、偏向制御手段による偏向位置制御を、複数のトラックに任意のスケールパターンを形成するよう調整する調整手段とを備えたので、複数のトラックのスケールパターンの形成を高速に行うことができる。
【００２１】
また、実施の形態１のリニアスケールの製造装置によれば、調整手段は、複数のトラックで周期の異なるスケールパターンを形成するよう調整を行うので、周期の異なる複数のトラックを同時に書き込むことができ、リニアスケールを高速に形成することができる。
【００２２】
また、実施の形態１のリニアスケールの製造装置によれば、調整手段は、任意のトラックにおいて、最小スケール周期の１／ｎ（ｎは１以上の整数）以内でレーザ光線のオン／オフさせるよう調整を行うので、短時間で最小スケール周期のスケールパターンの加工を行うことができる。
【００２３】
また、実施の形態１のリニアスケールの製造装置によれば、移動制御手段は、スケール基材の移動を一定速度で行うようにしたので、複数のトラックのスケールパターンを高速に加工することができる。
【００２４】
実施の形態２．
実施の形態２は、ｎ＝２以上とし、矩形スリット７１を重ね打ちするようにしたものである。図面上の構成は実施の形態１と同様であるため、図１を援用して説明する。実施の形態２の調整手段１０は、移動制御装置９の制御をｎ＝２以上として行うよう構成されている。これにより、被加工材料７上の矩形スリット７１はレーザ光線１１の重ね打ちで形成される。
【００２５】
即ち、実施の形態１で説明したステージ速度ｖ１が最小スケール周期Λの１／２（ｎ＝１）の場合、スケールピッチがΛ以上のトラックに関しては、図６に示すように、ガルバノミラー４のステージ移動方向（ｙ方向）への微小なずれにより、加工した目盛り内にわずかな隙間が生じる可能性がある。この場合、ｎ＝１以外、例えば、図７に示すように、スケール幅方向にガルバノミラー４によって走査し、開始のトラックに戻ってきた際に、ｎ＝２、つまり、最小スケールピッチΛの１／４だけ移動するようにステージ８の速度ｖ２を一定に保持することで、ステージ８が最小スケールピッチΛのちょうど１／４移動した時にレーザ光線のオン／オフが制御され、重ね打ちすることで隙間を無くすことができる。これにより、目盛り内の隙間が無く、短時間で最小スケールピッチΛの目盛りを刻むことが可能となる。また、図７では２本のトラックでの実施例を示したが、３本以上のトラックに対しても適用可能である。
【００２６】
以上のように、実施の形態２のリニアスケールの製造装置によれば、最小スケール周期の１／２ｎ以内でステージの移動速度を制御する場合、ｎ＝２以上として矩形スリットを重ね打ちするようにしたので、ガルバノミラーのステージ移動方向への微小なずれが発生した場合でも、正確な目盛りを高速に形成することができる。
【００２７】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２において、ステージ８は一定速度としたが、ステージはステップ駆動で移動するようにしても良く、実施の形態３では、ステージ８の移動をステップ駆動するようにしたものである。図面上の構成は実施の形態１と同様であるため、図１を援用して説明する。
【００２８】
実施の形態３の移動制御装置９は、ステージ８の移動をステップ駆動制御するよう構成されている。即ち、実施の形態３の移動制御手段である移動制御装置９は、ステージ８上の被加工材料７の移動を、複数のトラックのレーザ光線の照射スポット位置に対応させたステップ送りで行うよう構成されている。これ以外の構成は、実施の形態１または２と同様である。
【００２９】
実施の形態３では、移動制御装置９は、調整手段１０からの指示に基づいて、複数のトラックをガルバノミラー４でｘ軸方向、即ち、スケールの幅方向に走査している間は、ステージ８は止めておき、全てのトラックへの書き込みが終わったら、最小スケールピッチΛの１／２ｎだけ移動するように、ステージ８をステップ駆動する。そして、レーザ制御装置２によって、ステージ８が最小スケールピッチΛの１／２ｎ移動した時にレーザ光線をオン／オフするよう制御する。
【００３０】
これにより、最小スケールピッチΛの整数倍のピッチを有する複数のトラックの書き込みが可能となる。例えば、図８に示すように、ガルバノミラー４でｘ軸方向、即ち、被加工材料７の幅方向に走査している間は、ステージ８は止めておき、全てのトラックへの書き込みが終わったら、ｎ＝１、つまり、最小スケールピッチΛの１／２だけ移動するようにステージ８を速度ｖ３でステップ駆動する。これによって短時間で最小スケールピッチΛの目盛りを刻むことが可能となる。また、図８では２本のトラックでの具体例を示したが、３本以上のトラックに対しても適用可能である。
【００３１】
以上のように、実施の形態３のリニアスケールの製造装置によれば、移動制御手段は、スケール基材の移動を、複数のトラックのレーザ光線の照射スポット位置に対応させたステップ送りで行うようにしたので、レーザ光線の照射時はスケール基材が停止した状態であるため、精確な形状の矩形スリットを形成することができる。
【００３２】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態３の構成において、ｎ＝２以上とし、矩形スリット７１を重ね打ちするようにしたものである。図面上の構成は実施の形態１と同様であるため、図１を援用して説明する。実施の形態４の調整手段１０は、移動制御装置９の制御をｎ＝２以上として行うよう構成されている。これにより、被加工材料７上の矩形スリット７１はレーザ光線１１の重ね打ちで形成される。
【００３３】
即ち、ステージ８の速度ｖ３が、最小スケール周期Λの１／２（ｎ＝１）の場合、スケールピッチがΛ以上のトラックに関しては、図９のようにガルバノミラー４のステージ移動方向（ｙ方向）への微小なずれにより、加工した目盛り内にわずかな隙間が生じる可能性がある。この場合、図１０に示すように、ｎ＝１以外、例えば、ｎ＝２、つまり、最小スケールピッチΛの１／４だけ移動するようにステージ８を速度ｖ４でステップ駆動し、ステージ８が最小スケールピッチΛのちょうど１／４移動した時にレーザ光線がオン／オフするように制御し、重ね打ちすることで隙間を無くすことができる。これにより、目盛り内の隙間が無く、最小スケールピッチΛの整数倍のピッチを有する複数のトラックを書き込むことが可能となる。また図１０では２本のトラックでの具体例を示したが、３本以上のトラックに対しても適用可能である。
【００３４】
以上のように、実施の形態４のリニアスケールの製造装置によれば、スケール基材の移動をステップ送りで行う構成において、最小スケール周期の１／２ｎ以内でステージの移動速度を制御する場合、ｎ＝２以上として矩形スリットを重ね打ちするようにしたので、ガルバノミラーのステージ移動方向への微小なずれが発生した場合でも、正確な目盛りを高速に形成することができる。
【００３５】
実施の形態５．
図１１は、実施の形態５のリニアスケールの製造装置を示す構成図である。
図において、第１のレンズ群６ａおよび第２のレンズ群６ｂは、偏向手段であるガルバノミラー４で偏向される光束が被加工材料７の移動方向（ｙ軸方向）に対してのみ集光されるよう設定された光束変換手段を構成するためのレンズ群である。第１のレンズ群６ａは、ガルバノミラー４の転写マスク３側、即ち、光路上流側に設けられ、第２のレンズ群６ｂは、ガルバノミラー４の被加工材料７側、即ち、光路下流側に設けられている。その他の構成は、図１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
このような構成により、被加工材料７の長手方向におけるガルバノミラー４の微小な回転によって発生する加工位置のずれを低減させることができる。以下、図１２を用いてその原理を説明する。
図１２（ａ）に示すように、レーザ光線２０をミラー２１で反射させ、集光レンズ２２で像面２３に結像させる時、ミラー２１が回転方向２１ａの向きに回転した場合、結像する位置は回転前と後で異なる。一方、図１２（ｂ）のように、第１の集光レンズ２２ａによってミラー２１の中心に集光させた時、第２の集光レンズ２２ｂを挟んで、ミラー２１上の集光点と像面２３上の結像点は共役な関係にあるため、ミラー２１が回転方向２１ａの向きに回転した場合でも、結像する位置は回転前と後で同じである。この効果を利用しているため、図１１の構成においても、ガルバノミラー４のスケール長手方向の微小な回転によって発生する加工位置のずれを抑制することが可能である。
【００３７】
本実施の形態では、レーザ装置１から出射されるレーザ光線１１が転写マスク３を照射し、その転写マスク３によって矩形のレーザ光線１１に変換され、第１のレンズ群６ａとガルバノミラー４を介して第２のレンズ群６ｂによって被加工材料７上に投影され、矩形スリット７１が加工される。被加工材料７は、ｙ方向、即ち、スケールの長手方向に移動可能なステージ８上に固定され、レーザ装置１から出射されるレーザ光線のオン／オフは、レーザ制御装置２によって制御され、また、移動制御装置９によってステージ８を移動させ、ガルバノミラー４のｘ軸方向の回転４ａによって複数のトラックに連続的な目盛りを刻むことが可能である。例えば、第１のレンズ群６ａは、ｘ方向、ｙ方向でパワーの異なるトロイダルレンズ、あるいは、シリンドリカルレンズが含まれるレンズ群で構成できる。このとき、ステージの移動速度は、ｘ軸方向、即ち、スケール幅方向にガルバノミラー４によって走査し、開始のトラックに戻ってきた際に、最小スケールピッチΛの１／２ｎ以内に収まるよう一定速度で制御され、ステージ８が最小スケールピッチΛのちょうど１／２ｎ移動した時にレーザ光線をオン／オフするように制御されるようになっている。これにより最小スケールピッチΛの整数倍のピッチを有する複数のトラックの書き込みが可能となる。
【００３８】
例えば、図２に示すように、ｘ軸方向、即ち、スケール幅方向にガルバノミラーによって走査し、開始のトラックに戻ってきた際に、ｎ＝１、つまり、最小スケールピッチΛの１／２だけ移動するようにステージ８の速度ｖ１は一定に保たれ、ステージ８が最小スケールピッチΛのちょうど１／２移動した時にレーザ光線のオン／オフが制御されるようになっている。これにより、短時間で最小スケールピッチΛの目盛りを刻むことが可能となる。また、本実施の形態でも２本のトラックでの具体例を示したが、３本以上のトラックに対しても適用可能である。また、上述のステージ速度の場合、スケールピッチがΛ以上のトラックに関しては、図６で示したように、ガルバノミラー４のステージ移動方向への微小なずれにより、加工した目盛り内にわずかな隙間が生じる可能性がある。この場合には、実施の形態２の適用が可能である。更に、上述のステージは一定速度としたが、ステージはステップ駆動で送られても良い。この場合、実施の形態３及び４の適用が可能である。
【００３９】
以上のように、実施の形態５のリニアスケールの製造装置によれば、光束変換手段は、偏向手段の光路上流側に位置する第１のレンズ群と、偏向手段の下流側に位置する第２のレンズ群とを含み、偏向手段で偏向される光束がスケール移動方向にのみ集光されるよう設定したので、ステージの移動方向における偏向手段の微小な回転によって発生する加工位置のずれを低減させることができる。
【００４０】
実施の形態６．
実施の形態６は、ガルバノミラー４を、ｘ方向、即ちスケールの幅方向と、ｙ方向、即ちスケールの長手方向の２軸方向に走査可能な構成としたものである。図面上の構成は、実施の形態１の図１と同様であるため、図１を援用して説明する。
【００４１】
実施の形態６のガルバノミラー４及び偏向制御装置５は、ｘ方向およびｙ方向に駆動可能に構成されている。また、調整手段１０は、偏向制御装置５に対してガルバノミラー４のｘ方向と共にｙ方向の制御信号も出力するよう構成されている。これ以外は、実施の形態１と同様である。
【００４２】
次に、実施の形態６のリニアスケールの製造装置の動作について説明する。
レーザ装置１から出射されるレーザ光線１１が転写マスク３を照射し、その転写マスク３によって矩形のレーザ光線１１に変換され、ガルバノミラー４を介してレンズ群６によって被加工材料７上に投影され、矩形スリット７１が加工される。被加工材料７は、ｙ方向、即ちスケールの長手方向に移動可能なステージ８上に固定され、レーザ装置１から出射されるレーザ光線のオン／オフは、レーザ制御装置２によって制御される。また、移動制御装置９によってステージ８を移動させ、ガルバノミラー４のｘ軸方向の回転４ａによって複数のトラックに連続的な目盛りを刻むことが可能であり、更に、ガルバノミラー４のｙ軸方向、即ち、スケール移動方向の回転により、スケール移動方向の加工位置を微調整することが可能となる。
【００４３】
例えば、図１３に示すように、同一トラック内で、反射型ではピッチと反射部の、透過型ではピッチと透過部の比率であるデューティー比は一定で、ピッチ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）が異なる目盛りを刻むことができる。より具体的には、２本のトラックにおいて、一方のトラック２４ａは２０μｍの一定ピッチで書き込み、他方のトラック２４ｂは、ピッチが５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、２０μｍ、１５μｍ、１０μｍ、５μｍと変化させて書き込むことが可能である。
【００４４】
また、例えば、図１４のように、ピッチ（Ｐ４）は一定で、同一トラック内で、反射型ではピッチと反射部の、透過型ではピッチと透過部の比率であるデューティー比を変化させることも可能である。より具体的には、２本のトラックにおいて、一方のトラック２５ａは２０μｍの一定ピッチ、デューティー比５０％の一定で書き込み、他方のトラック２５ｂは、ピッチは１００μｍ一定で書き込み、デューティー比を１０％、３０％、５０％、７０％、９０％、７０％、５０％、３０％、１０％と変化させて書き込むことが可能である。
【００４５】
ピッチを変調、あるいは、デューティー比を変調した場合、基本波のみを有する信号を取得することが可能となり、対ノイズに有利となる。更に、本実施の形態では、各トラック間の位相を合わせることも可能であり、位相が異なる場合に必要となる特別な信号処理回路が不要となる。図１３、図１４では、２本のトラックでの具体例を示したが、３本以上のトラックに対しても適用可能である。
【００４６】
以上のように、実施の形態６のリニアスケールの製造装置によれば、偏向手段は、スケール基材の移動方向と平行な方向に偏向を行い、調整手段は、偏向制御手段に対して偏向方向への制御を行うようにしたので、スケール移動方向への加工位置を微調整することができ、ピッチ変調やデューティ比の変調といった加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施の形態１によるリニアスケールの製造装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるリニアスケールの製造装置の動作例の説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるリニアスケールの製造装置のアブソリュート方式の説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるリニアスケールの製造装置の被加工材料の一例を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるリニアスケールの製造装置の被加工材料の他の例を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるリニアスケールの製造装置が解決しようとする問題点の説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２によるリニアスケールの製造装置の動作例を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３によるリニアスケールの製造装置の動作例を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態４によるリニアスケールの製造装置が解決しようとする問題点の説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態４によるリニアスケールの製造装置の動作例を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態５によるリニアスケールの製造装置の構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態５によるリニアスケールの製造装置の原理を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態６によるリニアスケールの製造装置の動作例を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態６によるリニアスケールの製造装置の他の動作例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ レーザ装置、２ レーザ制御装置、３ 転写マスク、４ ガルバノミラー、５ 偏向制御装置、６ レンズ群、６ａ 第１のレンズ群、６ｂ 第２のレンズ群、７ 被加工材料、８ ステージ、９ 移動制御装置、１０ 調整手段、１１ レーザ光線、７１ 矩形スリット。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ加工によりリニアエンコーダ用のスケールを製造するリニアスケールの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直線上の位置を検出するための光学式リニアエンコーダは、目盛りが刻まれたリニアスケールとリニアスケールから目盛りを読み取るための光学式読み取り器から構成されている。この種の光学式リニアエンコーダには、インクリメント方式とアブソリュート方式とが知られている。インクリメント方式の場合には、リニアスケールの目盛りは一つのトラックに等間隔に刻まれる。これに対し、アブソリュート方式の場合には、リニアスケールの目盛りは、目盛り間隔の異なる複数のトラックから構成される。
【０００３】
従来、リニアスケール上に目盛りを刻む技術として、リソグラフィ技術を利用したフォトエッチングや金型によるエンボス加工等が知られている。しかしながら，従来のフォトエッチングによる製造方法では、レジストの塗布、露光、現像等複雑な工程を必要とし、製造に必要とされる装置は高価であり、また、エンボス加工にあっては、金型の設計製作に多大な費用と時間がかかる問題が指摘されている。
【０００４】
このような問題に対処するために基板上の膜をレーザによって加工し、直接パターンを形成する方法が知られている。このような加工方法として、例えば、特許文献１に示すように、形成すべきスケールパターンのスリット幅相当のビームを偏向制御装置によってスケール幅方向に走査し膜を加工してラインスリットを、あるいは、ライン状のスポットで膜を加工してラインスリットを形成するようにしたものがあった。
また、特許文献２に示すように、レーザの光軸は偏向制御装置等によって走査せず固定で、ターゲット側のステージをｘ方向、ｙ方向に移動させることでリニアスケールの目盛りを形成するようにしたものがあった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３３２３６０号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示されたような従来のリニアスケールの製造装置では、スリット幅相当の径の円形ビームをスキャンして１本のラインを加工形成するので、多大な時間を要するという問題点があった。
また、特許文献２に示されたような従来のリニアスケールの製造装置では、進行方向と同時にスケールの幅方向へ高速に移動するのが困難なため、多大な時間を要するという問題点があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数のトラックのスケールパターンの加工を高速に行うことができるリニアスケールの製造装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るリニアスケールの製造装置は、レーザ光線の出力をオン／オフ制御するレーザ制御手段と、レーザ光線の照射の有無によりスケールパターンを形成するためのスケール基材を、スケール基材長手方向に移動させる移動制御手段と、レーザ光線のスケール基材への照射スポットの位置をスケール基材の移動方向に対して垂直な方向に偏向する偏向手段と、偏向手段の偏向位置を制御する偏向制御手段と、レーザ制御手段によるオン／オフ制御と、移動制御手段によるスケール基材の移動制御と、偏向制御手段による偏向位置制御を、複数のトラックに任意のスケールパターンを形成するよう調整する調整手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明のリニアスケールの製造装置は、レーザ光線のスケール基材への照射スポットの位置をスケール基材の移動方向に対して垂直な方向に偏向する偏向手段を設け、この偏向手段の偏向位置制御によって複数のトラックのスケールパターンを形成するようにしたので、複数のトラックのスケールパターンの加工を高速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるリニアスケールの製造装置を示す構成図である。
図において、リニアスケールの製造装置は、レーザ装置１、レーザ制御装置２、転写マスク３、ガルバノミラー４、偏向制御装置５、レンズ群６、被加工材料７、ステージ８、移動制御装置９、調整手段１０を備えている。
【００１１】
レーザ装置１は、スケール基材である被加工材料７を加工するための元となるレーザ光線１１を出射する装置であり、このレーザ光線１１は転写マスク３を照射するよう構成されている。また、レーザ制御装置２は、レーザ装置１から出射されるレーザ光線１１のオン／オフを制御するレーザ制御手段である。転写マスク３は、矩形のマスクが形成され、レンズ群６と共に、レーザ光線１１を矩形形状とする光束変換手段を構成している。ガルバノミラー４は、偏向制御装置５によって矢印の回転４ａで示すようにｘ軸方向に制御されるよう構成され、レーザ光線のスケール基材への照射スポットの位置をスケール基材の移動方向に対して垂直な方向に偏向する偏向手段を構成している。偏向制御装置５は、ガルバノミラー４を回転制御する偏向制御手段である。
【００１２】
レンズ群６はガルバノミラー４で偏向されたレーザ光線１１をステージ８上の被加工材料７に対して集光させるための集光レンズである。被加工材料７は、リニアスケールを作成するためのスケール基材であり、ステージ８上に固定される。ステージ８は、移動制御装置９によって矢印８ａに示すように、ｙ軸方向に移動制御されるよう構成されている。移動制御装置９は、ステージ８を矢印８ａ方向に移動制御する移動制御手段である。調整手段１０は、レーザ制御装置２によるレーザ装置１のオン／オフ制御と、偏向制御装置５によるガルバノミラー４の回転制御と、移動制御装置９によるステージ８の移動制御とを調整し、被加工材料７上に複数のトラックのスケールパターンを作成するための調整を行う手段である。
【００１３】
次に、実施の形態１のリニアスケールの製造装置の動作について説明する。
この装置は、レーザ装置１から出射されるレーザ光線１１が転写マスク３を照射し、その転写マスク３によって矩形のレーザ光線１１に変換され、ガルバノミラー４を介してレンズ群６によって被加工材料７上に投影され、矩形スリット７１が加工される。例えば、転写マスク３には、０．１６ｍｍ×１５ｍｍの長方形マスクを使用し、レンズ群６には１／１０の縮小レンズを使用することで、１６μｍ×１．５ｍｍの矩形スリットを加工することができる。
【００１４】
被加工材料７は、ｙ方向、即ち、スケールの長手方向に移動可能なステージ８上に固定され、レーザ装置１から出射されるレーザ光線のオン／オフは、レーザ制御装置２によって制御される。また、移動制御装置９によってステージ８を移動させ、ガルバノミラー４のｘ軸方向の回転４ａによって、複数のトラックに連続的な目盛りを刻む。ここで、デューティ比５０％の場合、ステージ８の移動速度は、ｘ軸方向、即ち、スケール幅方向にガルバノミラー４によって走査し、開始のトラックに戻ってきた際に、最小スケールピッチΛの１／２ｎ（ｎは１以上の整数）以内に収まるよう一定速度で制御され、ステージが最小スケールピッチΛのちょうど１／２ｎ移動した時にレーザ光線をオン／オフするように制御されるようになっている。これにより最小スケールピッチΛの整数倍のピッチを有する複数のトラックの書き込みが可能となる。
【００１５】
例えば、図２に示すように、ｘ軸方向、即ち、スケール幅方向にガルバノミラー４によって走査し、開始のトラックに戻ってきた際に、ｎ＝１、つまり、最小スケールピッチΛの１／２だけ移動するようにステージ８の速度ｖ１は一定に保たれ、ステージ８が最小スケールピッチΛのちょうど１／２移動した時にレーザ光線のオン／オフが制御されるようになっている。これによって、短時間で最小スケールピッチΛの目盛りを刻むことが可能となる。また、図２では２本のトラックでの具体例を示したが、３本以上のトラックに対しても適用可能である。
【００１６】
２本以上のトラックにより、リニアエンコーダの方式の一つであるアブソリュート方式の検出が可能となる。アブソリュート方式では、それぞれのトラックで正弦波、余弦波を出力し、これらの逆正接演算結果を内挿することで位置を特定することができる。例えば、図３に示すように、周期の長い上位トラックの逆正接演算結果１２の１周期を上位トラックよりも短い周期を有する中間トラックの逆正接演算結果１３で分割することでおおまかな位置を特定する。更に中間トラックの逆正接演算結果１３の１周期を中間トラックよりも短い周期を有する下位トラックの逆正接演算結果１４で分割することで細かい位置を特定することができる。このため、アブソリュート方式では、ある基準点からの移動量をカウントして現在位置を特定するインクリメント方式とは異なり、原点復帰動作を必要とせず、電源投入時点からの絶対位置を検出することができる。例えば、最下位トラックに、３２μｍピッチの、その隣のトラックに最下位トラックのピッチの８倍となる２５６μｍピッチの、更にその隣には最下位トラックのピッチの１２８倍となる４０９６μｍピッチのトラックを配置し、内挿分割することで４０９６μｍの範囲での絶対位置を検出することが可能である。また、４０９６μｍ毎の絶対番地を指定することができるトラックを配置することで、数ｍ程度の範囲について絶対値を検出することができる。
【００１７】
また、上記具体例は、反射型の具体例であり、ハッチング部分が反射部、ハッチング部分内の白抜き部分が非反射部を表している。被加工材料としては、例えば、図４に示すように平面状の基材１５に光吸収性の下地層１６および光反射性の膜１７が積層されたものであり、レーザ光によって光反射性の膜１７を除去することで、反射部と非反射部を形成する。また、非反射部の反射率を減少させるために反射防止膜を施すことも効果的である。被加工材料７については、反射部と非反射部を形成できるものであれば特に限定されない。
また、上記具体例では反射型としたが、レーザ光によって透過部と非透過部を形成した透過型の場合にも本発明は有効である。被加工材料としては、例えば、図５に示すように透過性の平面状の基材１８に光反射性の膜１９が積層されたものであり、レーザ光によって光反射性の膜１９を除去することで、透過部と非透過部を形成する。また、透過部の反射率を減少させるために反射防止膜を施すことも効果的である。被加工材料７については、透過部と非透過部を形成できるものであれば特に限定されない。
【００１８】
尚、上記実施の形態では、デューティ比が５０％の場合を説明したが、このデューティ比に限定されるものではない。デューティ比に特に制限を設けない場合、調整手段１０は、任意のトラックにおいて、最小スケール周期の１／ｎ（ｎ＝１以上の整数）以内でレーザ光線をオン／オフするよう調整を行えばよい。
【００１９】
また、上記実施の形態では、複数のトラックで異なる周期のスケールパターンを形成する場合を説明したが、複数のトラックで同一周期のスケールパターンを形成する場合であっても同様の効果を得ることができる。
【００２０】
以上のように、実施の形態１のリニアスケールの製造装置によれば、レーザ光線を出射するレーザ装置と、レーザ光線を矩形形状にするための光束変換手段と、レーザ光線の出力をオン／オフ制御するレーザ制御手段と、レーザ光線の照射の有無によりスケールパターンを形成するためのスケール基材を、スケール基材長手方向に移動させる移動制御手段と、レーザ光線のスケール基材への照射スポットの位置をスケール基材の移動方向に対して垂直な方向に偏向する偏向手段と、偏向手段の偏向位置を制御する偏向制御手段と、レーザ制御手段によるオン／オフ制御と、移動制御手段によるスケール基材の移動制御と、偏向制御手段による偏向位置制御を、複数のトラックに任意のスケールパターンを形成するよう調整する調整手段とを備えたので、複数のトラックのスケールパターンの形成を高速に行うことができる。
【００２１】
また、実施の形態１のリニアスケールの製造装置によれば、調整手段は、複数のトラックで周期の異なるスケールパターンを形成するよう調整を行うので、周期の異なる複数のトラックを同時に書き込むことができ、リニアスケールを高速に形成することができる。
【００２２】
また、実施の形態１のリニアスケールの製造装置によれば、調整手段は、任意のトラックにおいて、最小スケール周期の１／ｎ（ｎは１以上の整数）以内でレーザ光線のオン／オフさせるよう調整を行うので、短時間で最小スケール周期のスケールパターンの加工を行うことができる。
【００２３】
また、実施の形態１のリニアスケールの製造装置によれば、移動制御手段は、スケール基材の移動を一定速度で行うようにしたので、複数のトラックのスケールパターンを高速に加工することができる。
【００２４】
実施の形態２．
実施の形態２は、ｎ＝２以上とし、矩形スリット７１を重ね打ちするようにしたものである。図面上の構成は実施の形態１と同様であるため、図１を援用して説明する。実施の形態２の調整手段１０は、移動制御装置９の制御をｎ＝２以上として行うよう構成されている。これにより、被加工材料７上の矩形スリット７１はレーザ光線１１の重ね打ちで形成される。
【００２５】
即ち、実施の形態１で説明したステージ速度ｖ１が最小スケール周期Λの１／２（ｎ＝１）の場合、スケールピッチがΛ以上のトラックに関しては、図６に示すように、ガルバノミラー４のステージ移動方向（ｙ方向）への微小なずれにより、加工した目盛り内にわずかな隙間が生じる可能性がある。この場合、ｎ＝１以外、例えば、図７に示すように、スケール幅方向にガルバノミラー４によって走査し、開始のトラックに戻ってきた際に、ｎ＝２、つまり、最小スケールピッチΛの１／４だけ移動するようにステージ８の速度ｖ２を一定に保持することで、ステージ８が最小スケールピッチΛのちょうど１／４移動した時にレーザ光線のオン／オフが制御され、重ね打ちすることで隙間を無くすことができる。これにより、目盛り内の隙間が無く、短時間で最小スケールピッチΛの目盛りを刻むことが可能となる。また、図７では２本のトラックでの実施例を示したが、３本以上のトラックに対しても適用可能である。
【００２６】
以上のように、実施の形態２のリニアスケールの製造装置によれば、最小スケール周期の１／２ｎ以内でステージの移動速度を制御する場合、ｎ＝２以上として矩形スリットを重ね打ちするようにしたので、ガルバノミラーのステージ移動方向への微小なずれが発生した場合でも、正確な目盛りを高速に形成することができる。
【００２７】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２において、ステージ８は一定速度としたが、ステージはステップ駆動で移動するようにしても良く、実施の形態３では、ステージ８の移動をステップ駆動するようにしたものである。図面上の構成は実施の形態１と同様であるため、図１を援用して説明する。
【００２８】
実施の形態３の移動制御装置９は、ステージ８の移動をステップ駆動制御するよう構成されている。即ち、実施の形態３の移動制御手段である移動制御装置９は、ステージ８上の被加工材料７の移動を、複数のトラックのレーザ光線の照射スポット位置に対応させたステップ送りで行うよう構成されている。これ以外の構成は、実施の形態１または２と同様である。
【００２９】
実施の形態３では、移動制御装置９は、調整手段１０からの指示に基づいて、複数のトラックをガルバノミラー４でｘ軸方向、即ち、スケールの幅方向に走査している間は、ステージ８は止めておき、全てのトラックへの書き込みが終わったら、最小スケールピッチΛの１／２ｎだけ移動するように、ステージ８をステップ駆動する。そして、レーザ制御装置２によって、ステージ８が最小スケールピッチΛの１／２ｎ移動した時にレーザ光線をオン／オフするよう制御する。
【００３０】
これにより、最小スケールピッチΛの整数倍のピッチを有する複数のトラックの書き込みが可能となる。例えば、図８に示すように、ガルバノミラー４でｘ軸方向、即ち、被加工材料７の幅方向に走査している間は、ステージ８は止めておき、全てのトラックへの書き込みが終わったら、ｎ＝１、つまり、最小スケールピッチΛの１／２だけ移動するようにステージ８を速度ｖ３でステップ駆動する。これによって短時間で最小スケールピッチΛの目盛りを刻むことが可能となる。また、図８では２本のトラックでの具体例を示したが、３本以上のトラックに対しても適用可能である。
【００３１】
以上のように、実施の形態３のリニアスケールの製造装置によれば、移動制御手段は、スケール基材の移動を、複数のトラックのレーザ光線の照射スポット位置に対応させたステップ送りで行うようにしたので、レーザ光線の照射時はスケール基材が停止した状態であるため、精確な形状の矩形スリットを形成することができる。
【００３２】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態３の構成において、ｎ＝２以上とし、矩形スリット７１を重ね打ちするようにしたものである。図面上の構成は実施の形態１と同様であるため、図１を援用して説明する。実施の形態４の調整手段１０は、移動制御装置９の制御をｎ＝２以上として行うよう構成されている。これにより、被加工材料７上の矩形スリット７１はレーザ光線１１の重ね打ちで形成される。
【００３３】
即ち、ステージ８の速度ｖ３が、最小スケール周期Λの１／２（ｎ＝１）の場合、スケールピッチがΛ以上のトラックに関しては、図９のようにガルバノミラー４のステージ移動方向（ｙ方向）への微小なずれにより、加工した目盛り内にわずかな隙間が生じる可能性がある。この場合、図１０に示すように、ｎ＝１以外、例えば、ｎ＝２、つまり、最小スケールピッチΛの１／４だけ移動するようにステージ８を速度ｖ４でステップ駆動し、ステージ８が最小スケールピッチΛのちょうど１／４移動した時にレーザ光線がオン／オフするように制御し、重ね打ちすることで隙間を無くすことができる。これにより、目盛り内の隙間が無く、最小スケールピッチΛの整数倍のピッチを有する複数のトラックを書き込むことが可能となる。また図１０では２本のトラックでの具体例を示したが、３本以上のトラックに対しても適用可能である。
【００３４】
以上のように、実施の形態４のリニアスケールの製造装置によれば、スケール基材の移動をステップ送りで行う構成において、最小スケール周期の１／２ｎ以内でステージの移動速度を制御する場合、ｎ＝２以上として矩形スリットを重ね打ちするようにしたので、ガルバノミラーのステージ移動方向への微小なずれが発生した場合でも、正確な目盛りを高速に形成することができる。
【００３５】
実施の形態５．
図１１は、実施の形態５のリニアスケールの製造装置を示す構成図である。
図において、第１のレンズ群６ａおよび第２のレンズ群６ｂは、偏向手段であるガルバノミラー４で偏向される光束が被加工材料７の移動方向（ｙ軸方向）に対してのみ集光されるよう設定された光束変換手段を構成するためのレンズ群である。第１のレンズ群６ａは、ガルバノミラー４の転写マスク３側、即ち、光路上流側に設けられ、第２のレンズ群６ｂは、ガルバノミラー４の被加工材料７側、即ち、光路下流側に設けられている。その他の構成は、図１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
このような構成により、被加工材料７の長手方向におけるガルバノミラー４の微小な回転によって発生する加工位置のずれを低減させることができる。以下、図１２を用いてその原理を説明する。
図１２（ａ）に示すように、レーザ光線２０をミラー２１で反射させ、集光レンズ２２で像面２３に結像させる時、ミラー２１が回転方向２１ａの向きに回転した場合、結像する位置は回転前と後で異なる。一方、図１２（ｂ）のように、第１の集光レンズ２２ａによってミラー２１の中心に集光させた時、第２の集光レンズ２２ｂを挟んで、ミラー２１上の集光点と像面２３上の結像点は共役な関係にあるため、ミラー２１が回転方向２１ａの向きに回転した場合でも、結像する位置は回転前と後で同じである。この効果を利用しているため、図１１の構成においても、ガルバノミラー４のスケール長手方向の微小な回転によって発生する加工位置のずれを抑制することが可能である。
【００３７】
本実施の形態では、レーザ装置１から出射されるレーザ光線１１が転写マスク３を照射し、その転写マスク３によって矩形のレーザ光線１１に変換され、第１のレンズ群６ａとガルバノミラー４を介して第２のレンズ群６ｂによって被加工材料７上に投影され、矩形スリット７１が加工される。被加工材料７は、ｙ方向、即ち、スケールの長手方向に移動可能なステージ８上に固定され、レーザ装置１から出射されるレーザ光線のオン／オフは、レーザ制御装置２によって制御され、また、移動制御装置９によってステージ８を移動させ、ガルバノミラー４のｘ軸方向の回転４ａによって複数のトラックに連続的な目盛りを刻むことが可能である。例えば、第１のレンズ群６ａは、ｘ方向、ｙ方向でパワーの異なるトロイダルレンズ、あるいは、シリンドリカルレンズが含まれるレンズ群で構成できる。このとき、ステージの移動速度は、ｘ軸方向、即ち、スケール幅方向にガルバノミラー４によって走査し、開始のトラックに戻ってきた際に、最小スケールピッチΛの１／２ｎ以内に収まるよう一定速度で制御され、ステージ８が最小スケールピッチΛのちょうど１／２ｎ移動した時にレーザ光線をオン／オフするように制御されるようになっている。これにより最小スケールピッチΛの整数倍のピッチを有する複数のトラックの書き込みが可能となる。
【００３８】
例えば、図２に示すように、ｘ軸方向、即ち、スケール幅方向にガルバノミラーによって走査し、開始のトラックに戻ってきた際に、ｎ＝１、つまり、最小スケールピッチΛの１／２だけ移動するようにステージ８の速度ｖ１は一定に保たれ、ステージ８が最小スケールピッチΛのちょうど１／２移動した時にレーザ光線のオン／オフが制御されるようになっている。これにより、短時間で最小スケールピッチΛの目盛りを刻むことが可能となる。また、本実施の形態でも２本のトラックでの具体例を示したが、３本以上のトラックに対しても適用可能である。また、上述のステージ速度の場合、スケールピッチがΛ以上のトラックに関しては、図６で示したように、ガルバノミラー４のステージ移動方向への微小なずれにより、加工した目盛り内にわずかな隙間が生じる可能性がある。この場合には、実施の形態２の適用が可能である。更に、上述のステージは一定速度としたが、ステージはステップ駆動で送られても良い。この場合、実施の形態３及び４の適用が可能である。
【００３９】
以上のように、実施の形態５のリニアスケールの製造装置によれば、光束変換手段は、偏向手段の光路上流側に位置する第１のレンズ群と、偏向手段の下流側に位置する第２のレンズ群とを含み、偏向手段で偏向される光束がスケール移動方向にのみ集光されるよう設定したので、ステージの移動方向における偏向手段の微小な回転によって発生する加工位置のずれを低減させることができる。
【００４０】
実施の形態６．
実施の形態６は、ガルバノミラー４を、ｘ方向、即ちスケールの幅方向と、ｙ方向、即ちスケールの長手方向の２軸方向に走査可能な構成としたものである。図面上の構成は、実施の形態１の図１と同様であるため、図１を援用して説明する。
【００４１】
実施の形態６のガルバノミラー４及び偏向制御装置５は、ｘ方向およびｙ方向に駆動可能に構成されている。また、調整手段１０は、偏向制御装置５に対してガルバノミラー４のｘ方向と共にｙ方向の制御信号も出力するよう構成されている。これ以外は、実施の形態１と同様である。
【００４２】
次に、実施の形態６のリニアスケールの製造装置の動作について説明する。
レーザ装置１から出射されるレーザ光線１１が転写マスク３を照射し、その転写マスク３によって矩形のレーザ光線１１に変換され、ガルバノミラー４を介してレンズ群６によって被加工材料７上に投影され、矩形スリット７１が加工される。被加工材料７は、ｙ方向、即ちスケールの長手方向に移動可能なステージ８上に固定され、レーザ装置１から出射されるレーザ光線のオン／オフは、レーザ制御装置２によって制御される。また、移動制御装置９によってステージ８を移動させ、ガルバノミラー４のｘ軸方向の回転４ａによって複数のトラックに連続的な目盛りを刻むことが可能であり、更に、ガルバノミラー４のｙ軸方向、即ち、スケール移動方向の回転により、スケール移動方向の加工位置を微調整することが可能となる。
【００４３】
例えば、図１３に示すように、同一トラック内で、反射型ではピッチと反射部の、透過型ではピッチと透過部の比率であるデューティー比は一定で、ピッチ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…）が異なる目盛りを刻むことができる。より具体的には、２本のトラックにおいて、一方のトラック２４ａは２０μｍの一定ピッチで書き込み、他方のトラック２４ｂは、ピッチが５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、２０μｍ、１５μｍ、１０μｍ、５μｍと変化させて書き込むことが可能である。
【００４４】
また、例えば、図１４のように、ピッチ（Ｐ４）は一定で、同一トラック内で、反射型ではピッチと反射部の、透過型ではピッチと透過部の比率であるデューティー比を変化させることも可能である。より具体的には、２本のトラックにおいて、一方のトラック２５ａは２０μｍの一定ピッチ、デューティー比５０％の一定で書き込み、他方のトラック２５ｂは、ピッチは１００μｍ一定で書き込み、デューティー比を１０％、３０％、５０％、７０％、９０％、７０％、５０％、３０％、１０％と変化させて書き込むことが可能である。
【００４５】
ピッチを変調、あるいは、デューティー比を変調した場合、基本波のみを有する信号を取得することが可能となり、対ノイズに有利となる。更に、本実施の形態では、各トラック間の位相を合わせることも可能であり、位相が異なる場合に必要となる特別な信号処理回路が不要となる。図１３、図１４では、２本のトラックでの具体例を示したが、３本以上のトラックに対しても適用可能である。
【００４６】
以上のように、実施の形態６のリニアスケールの製造装置によれば、偏向手段は、スケール基材の移動方向と平行な方向に偏向を行い、調整手段は、偏向制御手段に対して偏向方向への制御を行うようにしたので、スケール移動方向への加工位置を微調整することができ、ピッチ変調やデューティ比の変調といった加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施の形態１によるリニアスケールの製造装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるリニアスケールの製造装置の動作例の説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるリニアスケールの製造装置のアブソリュート方式の説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるリニアスケールの製造装置の被加工材料の一例を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるリニアスケールの製造装置の被加工材料の他の例を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるリニアスケールの製造装置が解決しようとする問題点の説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２によるリニアスケールの製造装置の動作例を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３によるリニアスケールの製造装置の動作例を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態４によるリニアスケールの製造装置が解決しようとする問題点の説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態４によるリニアスケールの製造装置の動作例を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態５によるリニアスケールの製造装置の構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態５によるリニアスケールの製造装置の原理を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態６によるリニアスケールの製造装置の動作例を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態６によるリニアスケールの製造装置の他の動作例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ レーザ装置、２ レーザ制御装置、３ 転写マスク、４ ガルバノミラー、５ 偏向制御装置、６ レンズ群、６ａ 第１のレンズ群、６ｂ 第２のレンズ群、７ 被加工材料、８ ステージ、９ 移動制御装置、１０ 調整手段、１１ レーザ光線、７１ 矩形スリット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線を出射するレーザ装置と、
前記レーザ光線を矩形形状にするための光束変換手段と、
前記レーザ光線の出力をオン／オフ制御するレーザ制御手段と、
前記レーザ光線の照射の有無によりスケールパターンを形成するためのスケール基材を、当該スケール基材長手方向に移動させる移動制御手段と、
前記レーザ光線の前記スケール基材への照射スポットの位置を当該スケール基材の移動方向に対して垂直な方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段の偏向位置を制御する偏向制御手段と、
前記レーザ制御手段によるオン／オフ制御と、前記移動制御手段による前記スケール基材の移動制御と、前記偏向制御手段による偏向位置制御を、複数のトラックに任意のスケールパターンを形成するよう調整する調整手段とを備えたリニアスケールの製造装置。
【請求項２】
調整手段は、複数のトラックで周期の異なるスケールパターンを形成するよう調整を行うことを特徴とする請求項１記載のリニアスケールの製造装置。
【請求項３】
調整手段は、任意のトラックにおいて、最小スケール周期の１／ｎ（ｎは１以上の整数）以内でレーザ光線のオン／オフさせるよう調整を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のリニアスケールの製造装置。
【請求項４】
移動制御手段は、スケール基材の移動を一定速度で行うことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のリニアスケールの製造装置。
【請求項５】
移動制御手段は、スケール基材の移動を、複数のトラックのレーザ光線の照射スポット位置に対応させたステップ送りで行うことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のリニアスケールの製造装置。
【請求項６】
光束変換手段は、偏向手段の光路上流側に位置する第１のレンズ群と、前記偏向手段の下流側に位置する第２のレンズ群とを含み、前記偏向手段で偏向される光束がスケール移動方向にのみ集光されるよう設定されていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のリニアスケールの製造装置。
【請求項７】
偏向手段は、スケール基材の移動方向と平行な方向に偏向を行い、調整手段は、偏向制御手段に対して前記偏向方向への制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のリニアスケールの製造装置。
【請求項１】
レーザ光線を出射するレーザ装置と、
前記レーザ光線を矩形形状にするための光束変換手段と、
前記レーザ光線の出力をオン／オフ制御するレーザ制御手段と、
前記レーザ光線の照射の有無によりスケールパターンを形成するためのスケール基材を、当該スケール基材長手方向に移動させる移動制御手段と、
前記レーザ光線の前記スケール基材への照射スポットの位置を当該スケール基材の移動方向に対して垂直な方向に偏向する偏向手段と、
前記偏向手段の偏向位置を制御する偏向制御手段と、
前記レーザ制御手段によるオン／オフ制御と、前記移動制御手段による前記スケール基材の移動制御と、前記偏向制御手段による偏向位置制御を、複数のトラックに任意のスケールパターンを形成するよう調整する調整手段とを備えたリニアスケールの製造装置。
【請求項２】
調整手段は、複数のトラックで周期の異なるスケールパターンを形成するよう調整を行うことを特徴とする請求項１記載のリニアスケールの製造装置。
【請求項３】
調整手段は、任意のトラックにおいて、最小スケール周期の１／ｎ（ｎは１以上の整数）以内でレーザ光線のオン／オフさせるよう調整を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のリニアスケールの製造装置。
【請求項４】
移動制御手段は、スケール基材の移動を一定速度で行うことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のリニアスケールの製造装置。
【請求項５】
移動制御手段は、スケール基材の移動を、複数のトラックのレーザ光線の照射スポット位置に対応させたステップ送りで行うことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のリニアスケールの製造装置。
【請求項６】
光束変換手段は、偏向手段の光路上流側に位置する第１のレンズ群と、前記偏向手段の下流側に位置する第２のレンズ群とを含み、前記偏向手段で偏向される光束がスケール移動方向にのみ集光されるよう設定されていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のリニアスケールの製造装置。
【請求項７】
偏向手段は、スケール基材の移動方向と平行な方向に偏向を行い、調整手段は、偏向制御手段に対して前記偏向方向への制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のリニアスケールの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−３１０９５（Ｐ２００９−３１０９５Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９４５６４（Ｐ２００７−１９４５６４）
【出願日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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